某干渠水电站工程设计

舒婧

摘 要：文章在介绍某干渠水电站工程地质条件的基础上，论述了该工程的设计布置和特点。并根据电站所处的地理位置和地形条件，提出了设计方案，从而最大限度的利用渠段水能资源。

关键词：水电站 干渠 短管道 设计

1.工程概况

某干渠水电站由电站渠首，引水系统、厂房和尾水渠组成。电站设计流量14m3/s，设计水头14.66m，总装机容量1650kw，多年平均发电量437.1万kwh，电站发电量除自备用电外，其余发电量经10kv输电线路至变电站并入电网。

2.地形地质条件

某干渠水电站工程所在地地势大体平坦，地表分布均为第四系全新统冲、洪积砂砾卵石层，地层松散无胶结，上部为0.3～0.4m青灰色砂砾石层，该层局部分布有厚度小于50mm的细砂透镜体，下部为青灰色砂砾石层。

3.工程布置设计

某干渠水电站工程主要是利用干渠节制分水闸后的三级陡坡段的落差进行引水发电，毛水头16.45m，设计水头14.66m，设计流量14m3/s。电站主要建筑物由引水渠、压力前池、压力管道、厂房等部分组成。本电站利用改建的节制分水闸做为电站渠首进行引水，然后通过新建引水渠，其后接压力前池；前池采用正向引水，侧向溢流、冲沙，溢流渠顺接干渠，前池进水口采用开敞式，后接压力管道；管道材质为压力钢管；压力管道末端布置发电厂房，厂房纵轴线垂直压力管道轴线，厂房内布置3台卧式发电机组，副厂房布置于发电机层上游侧；尾水通过120m长的尾水渠泄入干渠。

3.1渠首设计

该干渠水电站渠首拟定利用原有节制分水闸作为渠首，现状节制闸共三孔，单孔净宽2 m，净高2.59m，闸墩宽0.5m。闸底板高程为1577.05m，闸平台高程为1579.64m；分水闸闸底板高程为1577.69m，闸平台高程与节制闸相同，为1579.64m，分水闸为三孔，右侧单孔宽为3m，其余两孔宽均为2m，净高1.95m，该闸只修建了闸墩和闸孔，上部未修建闸房和闸平台。

该节制分水闸修建于上世纪50年代，原本作为向渠道右侧引水灌溉之用，后因资金短缺和历史原因，一直没有发挥其的分水功用，现为修建某干渠水电站，拟定利用该闸，该闸虽历经多年的运行，但不影响其节制分水闸的使用。此次设计从减少成本来考虑，只对该节制分水闸进行必要的处理，使得其满足设计要求。

经过计算，当引水闸引入流量14m3/s时，节制闸闸前水位为1579.09，前池溢流回水至节制闸前水位为1579.715m，所以闸平台高程确定为1580.265m，闸平台需加高0.625m，节制闸前采用卷扬式启闭机启闭，分水闸闸槽改建后安装拦污栅，不设闸门。

3.2引水系统设计

3.2.1引水渠

水流进入电站引水闸后6.4m长的引水渠相连，纵坡1/1000，两侧采用重力墙结构，设计流量为14m3/s，设计水深为1.37m，全部采用C20砼现浇，后于前池陡坡相连。

3.2.2前池设计

3.2.2.1前池布置

原渠道岸顶和闸平台加高至高程1580.265m。渠道右岸新建引水渠，渠道末端后用斜坡与前池池身底板相接，前池池身底板高程1572.48m，底宽5.8m，长38.5m。池身左侧冲沙闸，前池顶部高程1579.094m，池底以1：10坡度倾向冲沙闸出口；冲沙闸布置于进水口前，闸孔尺寸（宽×高）1m×1.5m，闸后冲砂渠与某干渠相接。前池进水口底板高程1573.68m，较池身底板高1.2m，进口前设拦沙导沙坎，利于排沙。

3.2.2.2进水口设计

本工程前池进水口为开敞式布置，进水口后由玻璃钢管向机组输水，供水形式为单管三机，管道末端支管与厂房机组相接，压力管道主管内径2.6m、支管内径采用1.4m，进水口采用C20钢筋砼现浇底板和边墙，进水口采用圆角矩形断面进水，断面尺寸为3.8×3.8m，前端设拦污栅挡草木杂物，压力管道前端进水闸后设排气孔，孔直径φ=600mm，孔口通到闸平台以上800mm。前池池顶平台高程与渠首闸平台高程同高采用1580.265m。

3.2.2.3溢流堰设计

本次设计时为充分考虑占地等因素的影响，所以溢流堰设计时布置于渠首节制闸左侧，溢流堰堰宽14m，堰顶高程1579.14m，堰后接窄深式消力池，池宽2m，长14m，池底以1：10坡度倾向接入某干渠一级陡坡。

3.2.3压力管道设计

压力管道是水电站的重要组成部分，其特点是坡度陡，靠近厂房，承受内水压力高，因此压力管道设计直接影响着工程的使用寿命和工程造价。压力管道总长160m，在140m处设置镇墩，镇墩内布置岔管。根据管道经济流速，确定采用主管管径2.6m，设计流速2.64m/s，支管管径1.4m，流速3.03m/s。管材采用钢管，壁厚12mm，在管道0+140处修建镇墩，镇墩内布置一分三岔管，后通过1.4m的支管与卧式机组相连。

3.3厂房设计

3.3.1廠房设计

电站厂房位于三级陡坡右侧滩地，距离渠首188m，由主厂房和副厂房组成，副厂房布置于主厂房发电机层上游，厂房纵轴线垂直于压力管道轴线布置。根据电站设计流量和水头，水轮发电机组选择卧式混流式机组，水轮机型号采用HLA551E-WJ-103，发电机型号采用SFWE500-K-20/1430。

发电机层由主机间和安装间组成，垂直水流方向从右至左依次为主机间的1#、2#和3#机组段和安装间。主机间机组段之间不设置结构缝。主机间与安装间之间设有结构缝。主机间上游侧布置有机旁屏，下游布置调速器。安装间为机组安装检修场地。主厂房内设有一台型号为16t的LDA型电动单梁起重机，在机组之间，各设集水井一个，在集水井顶板上安装两台水泵，将水排入尾水，在主厂房下游侧布置循环水池。尾水经反坡段与尾水渠连接。主厂房的建筑面积为474m2。主厂房为钢筋砼框架结构，主厂房设2排14根钢筋砼框架柱，柱结构（长×宽）为0.7m×0.5m。主厂房布置一台LDA型电动单梁起重机用于机组安装，主厂房屋面为彩钢板屋顶。主厂房下部结构为现浇钢筋砼结构，采用C20钢筋砼现浇。

电站副厂房为全框架结构，位于主厂房的上游侧，紧靠主厂房布置，侧面与主厂房正面齐平，副厂房设中控室、高压配电室和休息室等，副厂房地板高程与主厂房相同。由于副厂房与主厂房相连，两者之间用伸缩缝分开，副厂房的建筑面积为294.93m2。

3.3.2尾水渠设计

尾水经尾水室出厂房后，经1：5的倒坡在1560.75m高程入尾水渠，在高程1560.75m汇入某干渠，尾水渠全长120m。根据尾水渠渠线的地质条件及水力衔接条件，尾水渠采用梯形断面形式。设计流量Q=14.0m3/s，设计纵坡为1/800，渠底宽5m，边坡1：1.5，渠底C15砼现浇，厚0.15m，渠坡采用C15砼预制板，板厚8cm，糙率取0.017，设计水深为1.206m，渠深为1.70m。左右堤顶设计为1m，渠道超挖部分按台阶开挖，最深处挖6m，左右边坡各设1m宽平台，超挖部分开挖边坡1：0.75，尾水渠最大挖深8m，最小挖深1.5m。渠道每隔6m设置一道横向伸缩缝，缝宽2.5cm，缝内下设聚苯乙烯泡沫板，上部用聚氯乙烯胶泥勾缝。

4.结语

某干渠水电站设计采用短渠道、短管道和卧式机组布置方案，可以最大限度的利用渠段水能资源。电站总投资1125.00万元，总装机容量1650kw，多年平均发电量437.1万kwh，年有效电量406.5万kwh，年利用小时数2649h。电站单位千瓦投资6838.17元/kwh，单位电能投资2.776元/kwh，单位电能成本0.059元/kwh。该电站经济效益好。该电站的建设可以有力促进本地区经济的发展。

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